Il viaggio spaziale può essere la chiave per la riparazione cardiaca
Gli astronauti vivono in un ambiente praticamente senza peso, scientificamente noto come microgravità. Gli effetti della microgravità sul corpo umano sono vari e affascinanti, alcuni dannosi, altri redentori. Una nuova ricerca trova uno scopo terapeutico per l'impatto della microgravità sulle cellule staminali umane.
Dal cervello che si sposta verso l'alto al restringimento dei muscoli, al gonfiore delle vene e al gonfiore dei volti degli astronauti, gli effetti della microgravità sul corpo umano sono a dir poco affascinanti.
Ma in che modo le condizioni di assenza di peso influenzano il cuore? Poiché questo organo vitale non ha bisogno di pompare tutto il sangue in tutto il corpo come farebbe sotto gravità, nel tempo i vasi sanguigni tendono a diventare meno elastici e più spessi, il che aumenta il rischio di malattie cardiache.
Come contrappunto a queste conseguenze negative, tuttavia, gli scienziati stanno scoprendo effetti sempre più potenzialmente terapeutici del volo spaziale sul cuore umano.
Ad esempio, studi hanno dimostrato che la microgravità simulata in laboratorio colpisce le cellule cardiache progenitrici in modo diverso a seconda della loro età. Le cellule progenitrici sono "i primi discendenti di cellule staminali che possono differenziarsi per formare uno o più tipi di cellule".
Altri studi su cellule embrionali di topo hanno dimostrato che la simulazione del volo spaziale influenza la staminalità e la differenziazione delle cellule staminali, aiutandole a differenziarsi più rapidamente in cellule muscolari cardiache.
Quindi, i ricercatori della Loma Linda University di Loma Linda, in California, si sono chiesti se le cellule staminali così modificate potessero essere utilizzate per la riparazione cardiaca.
Per rispondere a questa domanda, Jonathan Baio e colleghi hanno simulato i cambiamenti molecolari che si sarebbero verificati in condizioni di microgravità ed esplorato le loro implicazioni per aumentare il potenziale terapeutico delle cellule progenitrici cardiovascolari.
I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati in un numero speciale della rivista Cellule staminali e sviluppo.
La microgravità modifica la segnalazione del calcio
Baio e il team hanno simulato la microgravità per 6-7 giorni sulla Stazione Spaziale Internazionale della NASA e hanno coltivato cellule progenitrici cardiache neonatali per 12 giorni nel Laboratorio Nazionale a bordo della stazione spaziale.
Gli scienziati hanno cercato cambiamenti nell'espressione genica e hanno scoperto che l'ambiente di microgravità "induceva l'espressione di geni che sono tipicamente associati a uno stato precedente di sviluppo cardiovascolare".
Dopo 6-7 giorni, gli scienziati hanno scoperto cambiamenti nelle vie di segnalazione del calcio che, dicono, potrebbero essere utilizzate per migliorare le terapie a base di cellule staminali per la riparazione cardiaca.
Dopo 30 giorni, è stata attivata una proteina chinasi calcio-dipendente, o enzima, chiamato C alfa. Per "esplorare ulteriormente l'effetto dell'induzione del calcio nelle cellule [cellule progenitrici cardiache] neonatali", i ricercatori hanno attivato la proteina chinasi sulla Terra aumentando la segnalazione del calcio.
I cambiamenti rilevati hanno portato i ricercatori a concludere che "la manipolazione della segnalazione del calcio sulla Terra [presenta] una nuova opportunità terapeutica per la riparazione cardiaca basata sulle cellule".
Cosa significano i risultati per la riparazione cardiaca
Come notano gli autori, ci sono già studi clinici in fase iniziale che utilizzano cellule staminali cardiache per trattare pazienti con cardiomiopatia ischemica o per aiutare le persone a riprendersi da un attacco di cuore.
Sebbene i risultati di queste prove siano promettenti, a volte l'attecchimento cellulare fallisce e gli scienziati stanno ancora discutendo quale tipo di cellula sia migliore per il trapianto.
"Pertanto, l'applicazione dei risultati degli esperimenti [di microgravità] agli esperimenti sulla Terra può aiutare a superare le carenze degli attuali studi clinici che implicano l'uso di [cellule progenitrici cardiache] per la riparazione cardiaca", scrivono gli autori.
Baio e colleghi concludono:
"[M] anipolare il normale ambiente di gravità delle prime [cellule progenitrici cardiache] può evidenziare importanti meccanismi attraverso i quali i primi progenitori cardiaci si sviluppano o si espandono. Tali intuizioni possono essere applicate per comprendere ulteriormente lo sviluppo cardiovascolare e migliorare i risultati delle terapie rigenerative a base di cellule staminali ".
Graham C. Parker, Ph.D. - che è affiliato alla Wayne State University School of Medicine di Detroit, MI, ed è il redattore capo della rivista Cellule staminali e sviluppo - commenta anche i risultati.
Dice: "Questo documento fornisce un'importante dimostrazione del concetto per combinare il design sperimentale spaziale e terrestre e informa lo sviluppo terapeutico cardiaco sia per i voli spaziali che qui sulla Terra".
